Гидратация сафлорового масла с наложением СВЧ-излучения

АННОТАЦИЯ

Показано, что СВЧ-обработка гидратируемого сафлорового масла значительно (более чем в 20 раз) интенсифицирует стадии коагуляции и разделения фосфолипидов за счет объемного нагрева, изменения полярности, дипольного момента, поверхностного натяжения и вязкости гидратируемого сафлорового масла относительно традиционного способа.

ABSTRACT

It is shown that the microwave treatment of hydrated safflower oil significantly (more than 20 times) intensifies the coagulation and phospholipid separation stages due to volumetric heating, polarity change, dipole moment, surface tension and viscosity of the hydrated safflower oil relative to the traditional method.

Ключевые слова: сафлоровое масло, СВЧ-излучение, фосфолипиды, гидратация.

Keywords: safflower oil, Microwave radiation, phospholipids, hydration.

Комплексное развитие масложировой промышленности Узбекистана на ближайшие годы предусматривает разработку и внедрение новых технологий получения пищевых масел и других биологически ценных продуктов для различных отраслей экономики страны.

Возделывание семян сафлора на богарных и орошаемых землях республики позволяет расширить ассортимент выпускаемых продуктов и получать фосфолипиды для пищевых целей.

Сложность и длительность известных способов получения фосфолипидов из растительных масел требует разработки нетрадиционных технологий их гидратации с целью сокращения длительности их составных процессов.

В этом аспекте большое преимущество имеет СВЧ-излучение, которое в несколько десятков раз ускоряет осуществление стадий и явлений в процессе гидратации растительных масел [1-3].

Известно, что традиционный процесс гидратации растительных масел состоит из следующих стадий [4; 5]:

– нагрев растительного масла до 50-60°С;

– смешивание растительного масла с обессоленной водой;

– взаимодействие гидратируемых фосфолипидов с водой;

– коагуляция гидратированных фосфолипидов растительного масла;

– разделение фосфолипидов из гидратированного растительного масла.

Как показывает многолетняя практика применения данного процесса, при гидратации темных (хлопкового) и светлых (подсолнечного, соевого и т. п.) масел время, для осуществления этого процесса, составляет более 8 часов, что сопряжено со значительными потерями материальных и энергетических ресурсов. Особенно длительными стадиями процесса (более 7 часов) являются: коагуляция и разделение фосфолипидов из гидратированных растительных масел, что связано с их коллоидно-химическими свойствами.

Учитывая это, нами исследован процесс гидратации сафлорового масла обессоленной водой и с использованием СВЧ-излучения.

Лабораторные опыты проводили на специально собранной установке, описанной в работе [3].

Сущность процесса гидратации фосфолипидов состоит в том, что они за счет влаги набухают, теряют растворимость в масле и выпадают в осадок, который далее отфильтровывают. Причем для максимального удаления фосфолипидов чаще используют слабые растворы электролитов, например хлорида натрия.

В сафлоровом масле фосфолипиды находятся в виде индивидуальных их молекул и ассоциатов, т. е. мицелл, соединенных водородной связью. Их разрушение можно осуществлять путем повышения температуры, электромагнитной обработки, ультразвука и других воздействий [6].

СВЧ-излучение с частотой в 2450 МГц в течение 3-6 минут можно считать комбинированным воздействием на фосфолипиды и воду, т. к. за счет хаотического движения микроволн происходит дополнительный нагрев гидратируемого масла и воды, изменение их полярности, дипольного момента, а также поверхностного натяжения. Все это интенсифицирует вышеотмеченные стадии и явления процесса гидратации сафлорового масла.

В табл. 1 отражены основные показатели исходного сафлорового масла, использованного при гидратации их фосфолипидов.

Таблица 1.

Физико-химические показатели сырого сафлорового масла, полученного методом форпрессования

Из табл. 1 видно, что в сыром форпрессовом сафлоровом масле содержится более 1,62% фосфолипидов и 0,76% гликолипидов, которые могут быть извлечены в состав получаемых фосфолипидов.

Опыты по гидратации сафлорового масла мы осуществляли в следующей последовательности: 100 мл сафлорового масла мы нагревали до 50-60 °С, далее добавляли до 4% обессоленной воды и перемешивали при различных оборотах мешалки. После определенного времени перемешивания масла с обессоленной водой образцы подвергали СВЧ-излучению (в течение 6 минут) при частоте 2450 МГц и мощности 400 Вт.

В табл. 2 представлены результаты гидратации сафлорового масла с использованием СВЧ-излучения и без него (контроль).

Таблица 2.

Основные показатели гидратированных сафлоровых масел, полученных СВЧ-излучением и без него (контроль)

Из табл. 2 видно, что использование СВЧ-излучения в процессе гидратации сафлорового масла позволяет увеличить выход гидратированных фосфолипидов и удаление металлов из масла. Причем наиболее сильное воздействие на показатели гидратированных сафлоровых масел наблюдается до 4 минут СВЧ-обработки. Следует заметить, что время на коагуляцию и разделение фосфолипидов из сафлорового масла показывает важное достоинство СВЧ-излучения при интенсификации данных процессов. Как видно из табл. 2, использование СВЧ-излучения в сравнении с традиционным способом гидратации масла позволяет примерно в 20 раз сократить время коагуляции и разделения получаемых фосфолипидов, что способствует значительному сокращению расхода энергии и других затрат.

Нами изучено влияние мощности СВЧ-излучения на процесс гидратации сафлорового масла в присутствии 4% обессоленной воды.

Рисунок 1. Изменения степени выделения фосфолипидов (Ф) в зависимости от мощности (W) СВЧ-излучения: 1 – после обработки в течение 2 минут; 2 – после обработки в течение 4 минут; 3 – после обработки в течение 6 минут

Из рис. 1 видно, что значительное увеличение выхода фосфолипидов из сафлорового масла наблюдается до мощности СВЧ-излучения 400-500 Вт, дальнейшее его повышение мало отражается на выходе получаемых фосфолипидов.

Известно, что эффективность действия СВЧ-излучения при гидратации растительных, в частности сафлоровых, масел зависит от содержания влаги. Поэтому нами изучено влияние данного фактора на выход фосфолипидов из сырого сафлорового масла при СВЧ-излучении с частотой в 2450 МГц и мощностью в 400 Вт в течение 4 минут.

На рис. 2 представлены результаты опытов по изучению влияния количества гидратируемой воды на степень получения фосфолипидов из сафлорового масла при СВЧ-излучении.

Рисунок 2. Изменение степени выделения фосфолипидов (Ф) в зависимости от количества гидратируемой воды при СВЧ-излучении сафлорового масла

Из рис. 2 видно, что увеличение количества гидратируемой воды в сафлоровом масле до 4% способствует повышению выхода фосфолипидов до 93%, а дальнейшее увеличение количества обессоленной воды мало изменяет степень его получения из гидратированного сафлорового масла.

Следовательно, оптимальным условием гидратации сафлорового масла с наложением СВЧ-излучения можно считать следующие значения технологических параметров: температура гидратируемого масла – 60°С; количество гидратируемой обессоленной воды – 4%; время СВЧ-излучения – 4 минуты; частота и мощность СВЧ-обработки – 2450 МГц и 400 Вт соответственно.

Таким образом, проведенные исследования показывают, что СВЧ-обработка гидратируемого сафлорового масла значительно (более чем в 20 раз) интенсифицирует стадии коагуляции и разделения фосфолипидов за счет объемного нагрева, изменения полярности, дипольного момента, поверхностного натяжения и вязкости гидратируемого сафлорового масла относительно традиционного способа.

Список литературы:
1. Абдурахимов А.А. Совершенствование научно-технических основ электрофизической интенсификации процесса рафинации хлопковой мисцеллы. Автореф. докт. диссерт. Ташкент, ТХТИ, 2016-87с.
2. Йулчиев А.Б. Технология получения высокогоссипольного хлопкового масла с использованием СВЧ обработки мятки. Автореф. дисс. докт. философ. (PhD). Ташкент, ТХТИ, 2018-47с.
3. Сагдуллаев Д.С. Интенсификация процесса гидратации хлопкового масла с использованием СВЧ-излучения. Автореф. дисс. кандидата технических наук. Ташкент, ТХТИ, 2011-25с.
4. Арутюнян Н.С., Корнена Е.П. Фосфолипиды растительных масел. – М.: Агропромиздат, 1986. 256 с.
5. Kadirov Yu., Ruzibayev A. Yog’larni qayta ishlash texnologiyasi. -T.: “Fan va Texnologiya”. 2014. -320 b.
6. Р.Р. Акрамова, С.А. Абдурахимов, Дж.Р. Сайфутдинов, С.Ф. Ходжаев. Модернизированые технологии экстракции и комплексной рафинации сафлорового масла. Монография. - Ташкент: Navro’z, 2018,- 138 с.